마스터캠 3D 가공경로 설명 곡면 고속가공경로-11 (영역 황삭-2)

 이번에는 저번 돌출형 모델링의 다이내믹 최적화 황삭 가공경로에 이어 반대로 포켓형태 영역황삭 가공경로에 대하여 알아보겠습니다.

우선적으로 영역황삭 가공경로는 공구 진입이 소재 내측에서 이루어지는 경우에 적합한 가공경로입니다.
* 실제적으로는 일반적으로 적용 되지 않고 해당 가공소재 특성, 가공 공구, 작업자 성향에 따라 적용합니다.

우선 적용 할수 있는 가공경로는 영역황삭 (일반적인 포켓 가공형태, 트로이달 모션 적용 형태) , 최적화 황삭 이 있습니다.

우선 적용되는 가공경로를 살펴보면.

영역황삭 (일반적인 2D 포켓 가공경로 형태 : 트로코이달 모션 미적용)

영역황삭 (일반적인 2D 포켓 가공경로 형태 : 트로코이달 모션 적용)

다이내믹 최적화 황삭 (다이내믹 가공경로 형태)

 여기서는 우선 해당 가공경로를 설명하는 과정 이므로 영역황삭 위주로 진행하겠습니다.

 우선 해당 가공경로 선택은 아래와 같은 방법으로 진행 합니다.

영역황삭의 절삭 파라미터를 살펴보겠습니다,

 

1. 가공경로 종류

 가공경로 종류는 아래와 같이 선택되어 있으면 영역황삭 가공경로가 적용된 것입니다.

2. 모델도형

 

 모델도형에 대한 설명은 생략하고 모델링 선택은 솔리드 바디 선택 으로 전체 모델링을 선택하고 가공여유는 0.15로 지정 하며 회피도형은 설정하지 않았습니다.

 

 

3. 가공경로 제어

 가공경로 제어(공구중심영역 설정)은 우선 내부 포켓 가공 이므로 공구 진입은 내측에 유지, 공구위치는 내측 나머지 옵션은 기본값으로 정의하였습니다.

중요한 공구중심영역은 별도로 윤곽체인를 포켓 외곽 모서리에 기준하여 설정하였습니다.

 

먼저 이러한 절삭 파라미터 정의 시 항상 가공형태 와 사용 공구 종류 등 를 검토 후 정의 하셔야 합니다.

 우선 여기서는 12파이 평엔드밀(커터)로 각이 처있는(정규격 소재)로 작업하는 것을 전제로 합니다.
그러므로 가공경로 (절삭이송)가 Z0.0 이상(Z0.0 포함) 생성되는 것은 의미가 없습니다.(공중에서 공구가 이송되므로)

그러므로 공구진입 동작을 제외 하고서는 바로 Z0.0 이하로 절삭이송이 이루어져야 합니다.
* 곡면가공경로(일반적인) 경우 이러한 관계를 고려하지 않고 약간 이론적인 파라미터를 적용하면 불필요한 가공경로 가 생성되는 경우가 있습니다.
(가공 범위를 Z0.0 ~ Z-35.0으로 정의하면 실제 가공시작 깊이는 Z-5.0인데 Z0.0에서부터 (가공 범위가 Z0.0에서 시작했으므로) 절삭 이송이 생성되는 경우가 있습니다.)

 그렇지만 고속 곡면가공경로는 이러한 점이 개선되어 실제 가공될 소재 깊이를 파악하여 소재가 절삭될 위치부터 가공 경로가 생성되는 것으로 변경되었습니다.

 

 

공구 중심 영역

 1. 윤곽 체인 : 가공도형 은 모델링 전체 솔리드 바디로 선택하였지만 실제 가공할 영역을 일부분(포켓 부분) 이므로 윤곽 체인으로 포켓 부분만 선택하여 지정하였습니다.

* 불필요한 가공경로 생성 방지 및 연산 시간 단축(필요한 부분만 연산)

 

 2. 공구진입 : 포켓형태 의 가공경로를 생성할 것이므로 공구 진입 은 내측으로 지정합니다.

 

 3. 공구위치 : 특히 황삭 가공경로의 경우 절삭간격(깊이)이  크므로  필연적으로 공구가 공구중심영역 내측에 위치하게 되므로 내측으로 정의하였습니다.

* 물론 중심으로 설정하셔도 가공깊이 설정이 문제없으면 크게 문제가 없습니다.

*경우에 따라 공구 위치를 중심(공구가 가공범위 밖으로 나아갈 위험이 있을 수 있는)으로 하면 관절삭 또는 불필요한 가공경로가 생성될 수 있므로 주의가 필요합니다.

* 평엔드밀 말고 볼노즈 또는 볼엔드밀 의 경우 (특히 볼엔드밀) 절삭 간격에 따라 공구 위치를 중심에 놓아야 할 필요가 있습니다.

*특히 정삭 가공경로에서는 주의가 필요합니다.

 

* 나머지 절삭 파라미터는 기본값으로 정의하였습니다.

 

 

4. 공구 / 홀더는 12파이 평엔드밀(커터)로 정의합니다.

 

5. 공작물 설정은 생략합니다.

 

 

6. 절삭 파라미터

 

 절삭 파라미터 내용이 다이내믹 최적화 황삭과 약간 의 차이 가 있습니다.

그에 대한 설명을 진행하겠습니다.

 

 먼저 각항목에 대한 설명을 하면..

 

① 절삭형태

 

 해당 가공경로의 절삭 방식의 대한 정의 을 설정 합니다.

* 이 항목은 최적화 황삭의 절삭 파라미터와 공통되므로 설명을 생략합니다.

* 설명이 필요하신 분은 아래 링크를 참조해 주세요.

 

https://momoman83.tistory.com/163

마스터캠 3D 가공경로 설명 곡면 고속가공경로-8 (최적화 황삭-1)

 

② 스텝다운

 

 해당 가공경로의 절삭간격(절삭깊이)을 정의합니다.

 

 스텝다운의 입력값은 모델링의 가공 가능 깊이 또는 스텝/쉘로우에 지정된 가공깊이 범위 값에 기준하여 상면(가공 시작 기준점)에서 부터 단계별로 적용되는 깊이 값입니다.

* 아주 간단하게 설명하는 1회 가공 시 절삭되는 깊이 간격 값입니다. (포켓 가공의 깊이가공)

 

예제을 기준으로 하면 스텝다운 입력값을 4.0으로 지정하고 가공경로 을 생성하면 아래와 같이 생성됩니다.

① 링크 파라미터에 적용되어 있는 안전평면(안전높이) Z 15.0

* 가공경로 간 이송하기 위한 공구 이송 높이입니다.

*만일 절댓값이면 항상 Z15.0 높이로 이송 후 다음 가공경로로 이송됩니다.

증분값이면 가공경로가 종료된 시점에서 증분값만큼 증분 된 높이에서 다음 가공경로 이송 높이로 직선(!!)으로 이송됩니다.

 

② 가공시작점 위치 Z 0.0 

이지점 위치값은 다음에 적용에 되어 결정됩니다.

 

1. 가공정의가 된 모델링의 상부 높이

(만일 가공도형의 가공여유값 적용 또는 회피도형의 가공여유값 적용 시 이 가공여유값이 증분 되어 적용됩니다.)

 

2. 스텝/쉘로우 에 지정된 최소 / 최대 가공깊이 값

* 만일 모델링은 Z0.0에 위치하는데 가공깊이 최소 값이 Z 1.0 이면 Z1.0에서부터 가공간격 적용 됩니다.

 

③ 스텝다운 입력값이 적용된 다음 단계 절삭 깊이 Z -4.0

 가공시작점 Z 0.0에서 스텝다운값 4.0이 적용되어 다음 가공 절삭 깊이는 Z -4.0 이 됩니다.

이후 최하단 가공깊이에 도달하기 전까지 이러한 절삭 간격은 유지됩니다. 

 

④ 전체 가공깊이중간에 존재하는 평면 바닥 부분 Z -10.0

 가공 절삭 깊이 단계 Z 8.0  ~ 12.0에 존재하는 평면 부분은 가공경로 생성 시 적용되지 못하여 바닥면에 준한 가공여유를 적용한 Z -9.85(?)의 가공경로가 생성되지 못하고 다음 가공 절삭 깊이 단계 Z -12.0으로 넘어갑니다.

* 위 사항은 평평한 평면 바닥에만 주효합니다.

* 만일의 경우 이렇게 나뉘는 절삭 간격이 모델링 바닥 위치와 동일한 경우 (예 절삭 간격 5.0인데 Z -10.0 위치에 바닥면이 존재하는 경우) 스텝/쉘로우의 가공여유 감안 조절 이 체크되어 있지 않으면 그 부분 가공경로 (Z -10.0) 이 생성되지 않는데 체크되어 있는 경우 그 바닥면 (Z -10.0 - (모델도형 가공여유 0.15 + 가공공차(?))가 반영된 높이로 가공경로가 생성됩니다. (대략 Z -8.48987.... 정도)

 

⑤ 모델도형 두 번째 바닥 가공깊이 (Z -20.0)

 현재 보이는 가공 모델링 바닥부 최대 깊이 값입니다.

 

⑥ 현재 포켓 부분 황삭 가공경로 최대 깊이 (Z -19.85)

 최하단 가공바닥면 (Z-20.0 - 가공여유 0.15 적용)의 황삭 가공경로 절삭 깊이입니다.

 

이러한 절삭 파라미터로 우선 모의 가공을 실행해 보았습니다.

 

 이렇게 모의 가공을 해보니 (예제로 사용하기 위하여 임의적으로...) 중간 포켓 바닥면과 최하단 포켓 경사면에 바로 중삭 가공 들어가기 좀 불편한 미절삭 부분이 많이 남아 보입니다.

 

 그래서 영역 황삭 가공경로 에는 스텝 다운 파라미터에 절삭 추가라는 파라미터가 있습니다.

 

 절삭 추가 파라미터는 명칭 그대로 해당 황삭 가공경로 절삭 간격을 유지 하면서 위와 같이 미절삭이 염려되는 부분에 한하여 절삭 가공 경로 을 추가 생성 해주는 기능입니다.

 

 

* 최소 스텝다운 입력 값은 스텝다운값(절삭 간격) 내에서 나눠어질 절삭 간격의 최소 값을 지정합니다.

* 위 예 경우 절삭 간격이 4.0인데 그 가운데를 1.0 ~ 3.0(스텝다운값에서 최소 스텝다운값을 뺀 나머지값) 간격으로 추가 절삭 간격을 생성하고 그 최소 값은 1.0 이상으로 한다는 의미입니다.

 

위 예제를 살펴보면 현상태 스텝다운값 4.0 최소 스텝다운 값 1.0을 정의하면..

 

① 가공시작점 Z 0.0

 

② 해당 포켓 바닥 높이 Z 10.0 (가공범위가 Z 0.0 ~ 10.0 : 가공여유 0.15)

 

③ 포켓 바닥면에서 황삭 가공여유값(가공여유 0.15)을 적용한 Z 9.75에 가공경로가 생성됩니다.

* 절삭 추가 값을 적용하지 않은 경우 가공경로 Z 8.0 , 12.0 두 군데(절삭간격 4.0을 그대로 적용한) 생성됩니다.

(포켓바닥면 Z 10.0를 고려하지 않은) 

* 당연한 말이지만 절삭간격(스텝다운) 값 보다 큰 최소 스텝다운 값을 적용할 수 없습니다.

 

④ 포켓 내 절삭간격 (4.0) 순으로 증분 되어 가공경로가 생성된다(0.0 , -4.0 , -8.0) 그리고 다음이 -12.0이지만 여기서 포켓 바닥은 Z -10.0 가공경로 이므로 추가된 절삭간격은 Z -9.75가 된다

* 다만 여기서 Z -10.0 위 기공경로가 생성된 것은 최대 윤곽 스텝간격값 5.0에 의하여 산출된 가공경로가 하나이기 때문에 Z -9.75 만 생성되었습니다.

 

* 이 부분 이 좀 어려워 자료 부족으로 다소 틀리수 있습니다.

* 이러한 가공경로 추가 되는 것은 최소 스텝 간격(Z값)과 최대 윤곽 스텝간격 (X, Y, 값)의 조합으로 연산되어 마스터캠이 적합하다고 판단되는 Z높이에 가공 경로 을 생성 합니다.

 

먼저 예로서 아래 이미지를 먼저 보겠습니다.

* 영역황삭 절삭파라미터의 절삭 추가는 최적화 황삭의 스텝업과 다른 의미로 최적화 황삭은 미절삭 부분의 절삭 단일 가공경로 만 (윤곽 형태로) 생성하지만 영역황삭의 절삭 추가는 해당 절삭간격의 포켓 형태 가공경로 을 생성 합니다.

 

위와 같이 절삭 추가 없이 생성된 가공경로 (포켓형태)에 추가로 절삭 가공경로를 추가 생성 해주는 것입니다.

 

 

 그러면 최대 윤곽 스텝간격은 무엇인가?

 

 마스터캠이 판단하기에 각 가공경로 간의 미절삭이 발생 할 수 있는 요건(주로 바닥면 근접한 경우)이 되면 그 해당 가공경로 주변에 최소 스텝 간격 (문제시 되는 가공경로 사이 의 간격) 으로 등분하면서 동시에 해당 Z높이(추가 가공경로 생성 할려고 하는 위치)에 가공물(모델링 표면에서 최대 윤곽(표면:곡면)에서 스텝 할수 있는 간격을 고려하여 가공경로 생성할 높이 을 정합니다.

 

* 간단히 얘기해서 미절삭이 발생할 수 있는 바닥면에서 반영할 값 (가공여유값, 최소 스텝다운 간격값)을 고려하여 가공경로 을 생성 합니다.

 

그러면 이러한 최소 스텝값과 최대 윤곽 스텝간격값의 적용 예를 보겠습니다.

 

 

  위 이미지는 절삭 추가 을 하지 않은 스텝다운 4.0 간격으로 가공경로가 생성됩니다.

 

 

같은 조건에서 절삭추가를 하여 최소 스텝다운 1.0 , 최대 윤곽 스텝간격 5.0을 적용하면 포켓부 Z -10.0 부분에 가공여유를 적용한 Z -9.75 부분에 절삭 가공경로가 추가 생성 됩니다.

 

 

 이번에는 최소 스텝다운값을 0.5 , 최대 윤곽 스텝간격값를 4.0으로 지정하니 아까와 달리 Z 4.0 다음에 최소 스텝다운값 0.5에 근접하여 절삭 가공경로가 추가됩니다.

* 이외로 최대 윤곽 스텝간격이 좁아져서 추가 가공경로가 생성된 것입니다.

 

 이번에는 최소 스텝다운값 1.0 , 최대 윤곽 스텝간격값 2.0을 적용해 보았습니다. 

그러자 다음과 같은 경고 메시지창이 화면에 출력됩니다.

 이것은 현재 절삭 파라미터에 정의되어 있는 절삭 간격(X,Y 방향으로)이 3.96 ~ 7.0으로 정의 되어 있는데 현재 위 메시지처럼 최소 절삭 스텝간격값(X, Y) 3.96 보다 작은 값을 최대 윤곽 스텝간격값에 적용하면 발생하는 경고 메시지입니다.

* 실제 그대로 진행 시 문제가 발생하는 것이 아니고 마스터캠이 판단하기에 스텝값을 작게 지정하면 그만큼 불필요한 가공경로 가 생성 되므로 가공시간과 마스터캠 가공경로 연산 시간이 소요됨을 알리는 메시지입니다.

* 그냥 무시해도 무방합니다.

* 결국 위 2가지 경우를 보면 이러한 스텝값을 너무 작게 지정하면 불필요한 가공경로가 생성될 수 있으므로 (더욱이 황삭 가공경로에서) 적절한 값을 찾아 정의하시기 바랍니다.

 

* 기본적으로 높낮이가 다른 다수의 포켓이 존재하는 가공물(모델링)에 좀 더 포켓 바닥면에 근접한 황삭 가공경로를 생성 하기 위한 파라미터 이므로 해당 포켓 바닥에 근접하여 가공경로을 추가 하는데 주목합니다.

 

* 작업 특성상 이러한 포켓 바닥면에 별도의 가공경로을 생성하여 따로 가공하는 경우에는 생략하는 것이 무방 합니다.

 

 그래서 이렇게 절삭추가 파라미터를 적용하여 황삭가공을 완료하면 다음과 같은 모의 가공 결과를 얻을 수 있습니다.

 

 

③ 코너 라운딩

 

 코너 라운딩은 단어 그대로 가공경로 코너부에 라운딩(원호) 처리를 하는 파라미터입니다.

 

아래의 예제를 먼저 보겠습니다.

  가공물의 십자형 외곽 포켓부가 직각(라운딩 없는 형태)으로 이루어져 있습니다.

그러한 경우에 당연하게 해당 가공경로는 코너 부분에서 직각으로 가공경로가 생성됩니다.

 

 다만 어떠한 경우에 황삭 가공 이므로 가공여유값도 있고 또는 가공상 (난삭재) 경로가 직각으로 꺾기는 것이 불편할 수 있습니다.

* 경우에 따라 황삭 가공 이므로 머시닝 정도레벨이 높아 코너부 이송피드 가감속의 적용으로 가공시간 증대와 또는 가공 공구의 직각 코너 이송으로 공구 파손우려등 여러 가지 이유로 이러한 코너부에 대한 보완이 필요하여 이에 대한 대책으로 코너 라운딩 값을 임의적으로 부여할 수 있습니다.

 

 그러므로 코너 라운딩 활성화를 해주고 해당 라운딩 원호값에 대한 정의를 합니다.

 

최대반경 

 직각인 코너에 적용되는 라운딩 원호 값은 최대 반경 값에서 아래 프로파일 공차와 오프셋 공차를 반영하여 적용됩니다.

* 이는 가공경로 코너 형태와 프로파일 공차(간단히 설명하면 가공여유값 적용이라고 생각하면 됩니다.)

오프셋 공차 (코너 라운딩 적용 전 가공경로 와 대비하여 임의로 변동할 수 있는 최대 간격값을 말하며 최외곽 가공경로 (코너 라운딩이 적용되는)을 제외한 안쪽의 가공경로에만 적용됩니다.)

* 간단히 얘기하면 코너 라운딩 최대 값이 1.0이지만 여기에 프로파일공차 (가공공차 0.15)가 적용되어 약 0.75 정도 라운딩이 적용됩니다.

* 이 라운딩 값은 마스터캠이 적절하게 배정합니다.

 

 

④ 공구 유지 범위

 

 공구 유지 범위는 공구가 이번 가공경로 영역에서 다음 가공경로 영역으로 이동시 공구이송높이로 이송(점프)하여 이송할 것 인가 아니면 현재 가공중인 높이를 유지 하면서 다음 가공경로 영역까지 그대로 이송할것 인가를 정의합니다.

 

 

 공구 이송높이(점프) 하는가 하는 판단은 이번 가공경로 의 끝에서 다음 가공경로의 시작 지점까지 거리를 여기서 지정하는 거리 또는 공구 직경의 백분율(%) 값으로 이 지정값 보다 가공경로 간 이송거리가 작으면 공구 이송높이(점프) 동작을 하지 않습니다.

* 당연히 각 가공경로 이송거리가 이러한 지정값 보다 큰 경우 공구이송높이까지 이송되어 다음 가공경로로 이송 됩니다.

   

 * 보통 기본값이 250% 로 정해져 있으면 작업자 상황에 따라 다르지만 보통 900 ~ 1500% 사이를 정의합니다.

* 무조건 이러한 값을 정의하는 것이 좋다는 것이 아니므로 (공구 충돌 위험성) 적절한 설정이 필요합니다.

 

 * 250% 적용 예입니다.

 

 

* 900% 적용 예입니다.

 

 

* 1500% 적용 예입니다.

 

* 만일 이렇게 공구유지 값을 크게 정의하여 공구 유지를 설정하면 아래와 같이 가공경로 유사한 형태로 다음 가공경로로 이송 됩니다.

   

 

⑤ XY 스텝간격

 

 생성되는 가공경로 의 스텝(절삭간격)(공구경이 겹치는 값)에 대하여 정의합니다.

* 특이한 점은 절삭 간격 값(절댓값)을 지정하는 것이 하니라 최소 최대 값 범위를 정해주어 마스터캠이 가공경로 생성 시 적절한 간격을 연산하여 적용합니다.

 

* 그렇지만 보통의 경우 최대 스텝값에 근접하게 절삭 간격이 적용됩니다.

 

지름 기준 비율(%)

 

 해당 공구경의 규격(지름) 값의 백분율(%) 갑수를 절삭간격으로 정의합니다.

10파이 공구경의 경우 60%를 적용하면 절삭 간격은 6.0으로 정의합니다.

 

최소, 최대

 

 해당 절삭 간격을 작업자가 원하는 값의 범위(최소/최대)를 입력하면 해당 가공경로의 절삭간격은 이를 기준으로 정의합니다.

 

 

 

 

 

 

7. 트로코이 달 모션

 

 트로코이달 모션은 비활성화하였습니다.

 

 

8. 경로 간 이동

 

 경로간 이동은 헬릭스 진입으로 정의하였습니다.

 

 

9. 스텝/쉘로우

 

 스텝/쉘로우 값은 아래와 같이 정의하였습니다.

 

 

10. 링크 파라미터

 

 링크파라미터는 안전평면 높이를 Z 15.0으로 정의하였습니다.

 

이렇게 하여 최종적인 가공경로는 다음과 같습니다.

 

그리고 모의 가공 결과입니다.